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上海隆彦自动化科技有限公司
S7-200系列PLC的基本硬件组成
S7-200系列PLC可提供4种不同的基本单元和6种型号的扩展单元。其系统构成包括基本单元、扩展单元、编程器、存储卡、写入器、文本显示器等。
1.基本单元
S7-200系列PLC中可提供4种不同的基本型号的8种CPU供选择使用,其输入输出点数的分配见表4-11:
表4-11 S7-200系列PLC中CPU22X的基本单元
型 号 | 输入点 | 输出点 | 可带扩展模块数 |
S7-200CPU221 | 6 | 4 | — |
S7-200CPU222 | 8 | 6 | 2个扩展模块78路数字量I/O点或10路模拟量I/O点 |
S7-200CPU224 | 14 | 10 | 7个扩展模块168路数字量I/O点或35路模拟量I/O点 |
S7-200CPU226 | 24 | 16 | 2个扩展模块248路数字量I/O点或35路模拟量I/O点 |
S7-200CPU226XM | 24 | 16 | 2个扩展模块248路数字量I/O点或35路模拟量I/O点 |
2.扩展单元
S7-200系列PLC主要有6种扩展单元,它本身没有CPU,只能与基本单元相连接使用,用于扩展I/O点数,S7-200系列PLC扩展单元型号及输入输出点数的分配如表4-12所示。
表4-12 S7-200系列PLC扩展单元型号及输入输出点数
类 型 | 型 号 | 输入点 | 输出点 |
数字量扩展模块 | EM221 | 8 | 无 |
EM222 | 无 | 8 |
EM223 | 4/8/16 | 4/8/16 |
模拟量扩展模块 | EM231 | 3 | 无 |
EM232 | 无 | 2 |
EM235 | 3 | 1 |
3.编程器
PLC在正式运行时,不需要编程器。编程器主要用来进行用户程序的编制、存储和管理等,并将用户程序送入PLC中,在调试过程中,进行监控和故障检测。S7-200系列PLC可采用多种编程器,一般可分为简易型和智能型。
简易型编程器是袖珍型的,简单实用,价格低廉,是一种很好的现场编程及监测工具,但显示功能较差,只能用指令表方式输入,使用不够方便。智能型编程器采用计算机进行编程操作,将专用的编程软件装入计算机内,可直接采用梯形图语言编程,实现在线监测,非常直观,且功能强大,S7-200系列PLC的专用编程软件为STEP7-Micro/WIN。
4.程序存储卡
为了保证程序及重要参数的安全,一般小型PLC设有外接EEPROM卡盒接口,通过该接口可以将卡盒的内容写入PLC,也可将PLC内的程序及重要参数传到外接EEPROM卡盒内作为备份。程序存储卡EEPROM有6ES 7291-8GC00-0XA0和6ES 7291-8GD00-0XA0两种,程序容量分别为8K和16K程序步。
5.写入器
写入器的功能是实现PLC和EPROM之间的程序传送,是将PLC中RAM区的程序通过写入器固化到程序存储卡中,或将PLC中程序存储卡中的程序通过写入器传送到RAM区。
6.文本显示器
文本显示器TD200不仅是一个用于显示系统信息的显示设备,还可以作为控制单元对某个量的数值进行修改,或直接设置输入/输出量。文本信息的显示用选择/确认的方法,最多可显示80条信息,每条信息最多4个变量的状态。过程参数可在显示器上显示,并可以随时修改。TD200面板上的8个可编程序的功能键,每个都分配了一个存储器位,这些功能键在启动和测试系统时,可以进行参数设置和诊断。
西门子S7-200系列PLC数字量I/O扩展模块
常用的数字量输入/输出扩展模块有三类,即输入扩展模块、输出扩展模块、输入/输出扩展模块。S7-200系列PLC数字量I/O扩展模块如表1所列。
表1 S7-200系列PLC数字量I/O扩展模块
类型 | 型号 | 输入点数/类型 | 输出点数/类型 |
输入扩展模块 | EM 221 | 8输入/24VDC光电隔离 | |
EM 221 | 8输入/120/230VAC |
输出扩展模块 | EM 222 | | 8输出/24 VDC晶体管型 |
EM 222 | 8输出/继电器型 |
EM 222 | 8输出/120/230VAC晶闸管型 |
输入/输出 扩展模块 | EM 223 | 4输入/24VDC光电隔离 | 4输出/24VDC晶体管型 |
EM 223 | 4输入/24VDC光电隔离 | 4输出/继电器型、 |
EM 223 | 8输入/24VDC光电隔离 | 8输出/24VDC晶体管型 |
EM 223 | 8输入/24VDC光电隔离 | 8输出/继电器型 |
EM 223 | 16输入/24VDC光电隔离 | 16输出/24VDC晶体管型 |
EM 223 | 16输/2入4VDC光电隔离 | 16输出/继电器型 |
基于 SIMATIC CPU 315-2 DP
用于在具有增安要求的工厂中建立故障安全型自动化系统
安全等级可达 SIL 3 (IEC 61508) 和 PL e (ISO 13849.1)
分布式故障安全 I/O 模块可通过集成式 PROFIBUS DP 接口 (PROFIsafe) 进行连接
也可以集中式连接 ET200M 故障安全型 I/O 模块
标准模块可集中式和分布式使用,满足非安全应用
CPU 运行需要 SIMATIC 微存储卡(MMC)。
CPU 315F-2 DP支持建立一个故障安全自动化系统,以满足不断增长的安全需要,特别适用于生产工程。
包括故障安全I/O模块的分布式I/O站可以通过内置的 PROFIBUS DP 接口连接。ET 200M故障安全型I/O模块可以满足安全相关的应用。
F CPU与故障安全I/O模块之间的安全相关通讯通过PROFIsafe实现。
CPU 315F-2 DP 具有以下特点:
微处理器;
处理器处理一条二进制指令的时间为 50 ns;处理每个浮点运算的时间为 0.45 μs。
存储器:
384 KB 高速 RAM,用于安全型程序段和标准程序段;如果执行安全型程序段,则必须考虑增加的存储器空间要求(5 倍以上)。 在 384 KB RAM 中,128KB 数据存储器可用于标准应用。SIMATIC 微型存储卡(最大 8 MB)作为程序的装载存储器,还允许将项目(包括符号和注释)存储在 CPU 中。
灵活的扩展能力:
最多可以多达 32 个模块,(4 层配置)
MPI 多点接口:
集成 MPI 接口最多可以同时建立与 S7-300/400 或编程器、PC、操作员面板的 16 路连接。在这些连接中,始终分别为 编程器和操作员面板各保留一个连接。通过“全局数据通信”,MPI 可以用来建立最多 16 个 CPU 组成的简单网络。
PROFIBUS DP 接口:
带有 PROFIBUS DP 主/从接口的 CPU 315F-2 DP 可以用来建立高速、易用的分布式自动化系统。 从用户的角度,以处理集中式 I/O 的相同方式(相同的组态、编址和编程)处理分布式 I/O。
通过集成式 PROFIBUS DP 接口,可以连接带有故障安全 I/O 模块的分布式 I/O。ET 200M 的故障安全型 I/O 模块还可以安装在安全型中央组态中。
基于 PROFIsafe 行规执行 F-CPU 和故障安全型 I/O 模块之间的安全通信。
密码保护;
通过密码,可保护用户程序免受未经授权的访问。
诊断缓冲区;
最后 500 个出错和中断事件保存在缓冲区中,供诊断用。
免维护数据备份;
如果发生断电,则可通过 CPU 将所有标准数据自动写入 SIMATIC 微型存储卡中,且将在再次通电时保持不变。
可参数化的特性
可以使用 STEP 7 对 S7 的组态、属性以及 CPU 的响应进行参数设置:
MPI 多点接口;
确定站地址
重启动/循环时间特性;
最大循环时间以及负载限制,以及自检测功能
时钟位存储器;
设定地址
保护等级;
设置访问程序和数据的权限
系统诊断;
定义诊断报警的处理和范围
监视器中断;
设定周期时间
时钟中断;
设定起始日期、起始时间和间隔周期。
PROFIBUS DP 主站/从站接口;
用户自定义的地址分配,用于分布式 I/O
信息和显示功能
状态和故障指示;
LED 指示硬件、编程、时间或 I/O 故障以及操作状态(如 RUN、STOP 和启动)。
测试功能;
使用编程器显示程序执行过程中的信号状态,可以不通过用户程序修改过程变量,以及输出堆栈内容。
信息功能;
通过编程器以文本形式为用户提供存储能力信息、CPU 的运行模式,以及主存储器和装载存储器当前的使用情况、当前的循环时间和诊断缓冲区的内容。
集成通信功能
编程器/OP 通信
全局数据通信
S7 基本通信
S7 通信(仅服务器)
路由
数据记录路由
通信
通过 PROFIBUS DP 执行中央控制器与分布式站之间的安全型通信和标准通信。 专门开发的 PROFIBUS 行规PROFIsafe 支持在标准数据报文帧中传送安全功能的用户数据。无需其它硬件组件,例如特殊安全总线。所需的软件既可以作为一个操作系统的扩展功能集成在硬件组件中,也可以作为一个软件块装载到 CPU 中。
系统功能
CPU 为诊断、参数设置、同步、报警、时间测量等提供了多种系统功能。
更多详情,参见手册。
操作模式
F-CPU 的安全功能包含在 CPU 的 F 程序中以及故障安全信号模块中。
信号模块采用差异分析方法和测试信号注入技术来监视输入和输出信号。
CPU通过周期性自检、命令测试以及基于逻辑和时间的程序执行检测,检查控制器运行的正确性。此外,通过“活跃标志(sign-of-life)”请求,还可以对 I/O 进行检测。
当系统诊断出一个故障时,系统将进入安全状态。
操作 S7-300F-2 DP 不需要 F 运行版授权。
编程
CPU 315F-2 DP 的编程方法与 SIMATIC S7 系统的编程方法相同。通过诸如 STEP 7 编程工具可创建非安全型用户程序。
选件包 SIMATIC S7 Distributed Safety (Classic) 和 SIMATIC Safety Advanced V12 (TIA Portal V12)